Opublikowano: 10.11.1970 59127 KI. 47 g1, 25/00 MKP F 16 k iS/oo Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Marian Wejwoda, mgr inz. Jan Knie- zyk, Eugeniusz Hetnal Wlasciciel patentu: Bielska Fabryka Armatur „Befa" Przedsiebiorstwo Panstwowe, Bielsko-Biala (Polska) Pierscien uszczelniajacy zamkniecia przeplywu, zwlaszcza w armaturze rurociagowej Przedmiotem wynalazku jest pierscien uszczel¬ niajacy zamkniecia przeplywu, zwlaszcza w arma¬ turze rurociagowej, a w szczególnosci w zasuwach plytowych i klinowych, odcinajacych i regulacyj¬ nych, w zaworach grzybowych i klapowych, .zapo¬ rowych, zwrotnych, regulacyjnych, dlawiacych i in¬ nych, czy wreszcie w róznych innych podobnych urzadzeniach, poza typowa i klasyczna armatura. rurociagowa.Znane sa pierscienie uszczelniajace w armaturze rurociagowej, majace w przekroju poprzecznym ksztalt zblizony do prostokata lub kwadratu.Pierscienie takie osadzane sa w rowkach pierscie¬ niowych, wytoczonych w kadlubach i zawieradlach armaturowych, w drodze wbijania (czesto reczne¬ go), wprasowywania lub rzadziej wkrecania na gwincie. Pierscienie te wykonane sa z materia¬ lów odpornych na korozje — najczesciej z mo¬ siadzu, czasem z brazu badz odpowiednich stali stopowych, lub rzadziej z innych stopów albo z tworzyw sztucznych.Takie rozwiazanie konstrukcyjne pozwalalo co prawda uzyskac pozadane efekty techniczne, to znaczy wymagana trwalosc armatury oraz szczel¬ nosc zamkniecia przeplywu, bylo jednakze bardzo uciazliwe i pracochlonne pod wzgledem wykonaw¬ czym. Dalsza wada takiej konstrukcji jest duze zuzycie drogich materialów stosowanych na piers¬ cienie. Spowodowane to jest zarówno tym, ze pierscienie musza miec dosc znaczne przekroje, jak i tym, ze pierscienie musza byc dwukrotnie — przed i po osadzeniu — dokladnie obrabiane, w zwiazku z czym powstaje duza ilosc trudnych do wtórnego wykorzystania wiórów. Ponadto od- 5 nosne detale armatury, w szczególnosci na przy¬ klad plyty i kliny zasuw, musza byc wykonywane jako elementy stosunkowo gruboscienne, a zatem ciezkie.Przyczyna tego jest koniecznosc wytaczania io w omawianych detalach rowków pierscieniowych o dosc duzej glebokosci oraz to, ze przy wbijaniu lub wtlaczaniu pierscieni w rowki wystepuja du¬ ze sily, majace w dodatku czestokroc — zwlaszcza przy wbijaniu — charakter obciazen dynamicz- 15 nych, w zwiazku z czym grozi niebezpieczenstwo nieodwracalnego uszkodzenia (pekniecia) tych de¬ tali. Dodac nalezy, ze wspomniane detale (to zna¬ czy kadluby i zawieradla armatury) wykonywane sa w znacznej wiekszosci — w szczególnosci 20 w przypadku armatury ogólnego przeznaczenia, na niskie parametry pracy — z pospolitych gatunków zeliwa szarego, a wiec z materialu kruchego i o nis¬ kiej wytrzymalosci.Celem wynalazku bylo wyeliminowanie lub 25 zmniejiszenie niedogodnosci i wad znanych rozwia¬ zan pierscieni uszczelniajacych. W szczególnosci chodzilo o zmniejszenie zuzycia drogich metali lub stopów stosowanych na pierscienie, obnizenie cie¬ zaru tych detali armatury, w których pierscienie 30 sa osadzone, zwlaszcza na przyklad klinów lub 59 12759 127 3 plyt w zasuwach, obnizenie pracochlonnosci, ulat¬ wienie i uproszczenie technologii wytwarzania oraz umozliwienie zmechanizowania czy nawet czescio¬ wego zautomatyzowania procesów produkcyjnych.Pierscien wedlug wynalazku uksztaltowany jest 5 w ten sposób, ze w kadlubie czy tez w zawieradle armaturowym, w miejscu tak zwanego gniazda za¬ mykajacego (uszczelniajacego) przeplyw, wytoczony zostaje pierscieniowy (kolowy) wystep, który w przekroju poprzecznym ma ksztalt trapezu — 10 najlepiej równoramiennego lub prostokatnego z zai- okraglonymi lub przytepionymi narozami. Oddziel¬ nie wykonana zostaje pierscieniowa okladzina, z tworzywa odpornego na korozje a zarazem wy¬ starczajaco ciagliwego (na przyklad mosiadz, braz, 15 stal kwasoodporna), która nastepnie zostaje osa¬ dzona i utwierdzona na wspomnianym wystepie.Okladzina ta ma przekrój poprzeczny zblizony do ceownika lub katownika i pokrywa wystep odpo¬ wiednio wzdluz trzech (przekrój trapezowy równo- 20 ramienny) lub dwu (przekróji trapezowy prosto¬ katny) jego scian, tworzac jedna ze swych scian wlasciwa powierzchnie uszczelniajaca.Alternatywnie wymieniony wyzej pierscieniowy wystep, moze miec równiez przekrój poprzeczny 25 w ksztalcie prostokata lub kwadratu z przytepio¬ nymi narozami.Utwierdzenie okladziny na wystepie odbywa sie za pomoca zawalcowania, przy zastosowaniu odpo¬ wiedniego przyrzadu. Bezposrednio przed rozpo¬ czeciem procesu zawalcowania oraz pod.warunkiem nalezytego przygotowania (oczyszczenie i Odtlusz¬ czenie) cdnosnych powierzchni obydwu laczonych elementów, to jest wystepu oraz okladziny, mozna jiako dodatkowy czynnik laczacy wprowadzic mie¬ dzy wystep a okladzine substancje klejaca w ga¬ tunku odpowiednim do tworzywa obydwu laczo¬ nych elementów. Alternatywnie mozna równiez, ja¬ ko dodatkowy czynnik mocujacy, zastosowac zgrze¬ wanie elektryczne, przeprowadzone oczywiscie po zakonczeniu procesu zawalcowania.Do zamocowywania okladziny na wystepie w dro¬ dze zawalcowania (z ewentualnym dodatkowym klejeniem lub zgrzewaniem) nadaje sie w szcze¬ gólnosci rozwiazanie konstrukcyjne z pierscienio¬ wym wystepem o przekroju trapezowym.Gdy pierscieniowy wystep ma w przekroju po¬ przecznym ksztalt prostokata lub kwadratu, mozna zamiast zawalcowania stosowac wprasowanie okla¬ dziny na wystep, z ewentualnym dodatkowym kle¬ jeniem lub zgrzewaniem — albo tez samo tylko klejienie lub zgrzewanie elektryczne.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dolna, przeplywowa czesc kadluba' 55 oraz zawieradlo (klin) zasuwy klinowej z pierscie¬ niami uszczelniajacymi w przekroju wzdluznym, fig. 2 — gniazdo zamykajace kadluba oraz zawie¬ radlo (grzyb) zaworu grzybowego z pierscieniami uszczelniajacymi w przekroju wzdluznym, fig. fig. 60 od 3 do 8 — rózne odmiany wykonania pierscieni uszczelniajacych''przed ich osadzeniem na pierscie¬ niowych wystepach, w przekroju osiowym oraz fig. fig. cd 9 do 11 — rózne odmiany wykonania piers- ^5 30 35 45 50 cieni uszczelniajacych o przekroju zblizonym do prostokata lub kwadratu.W kadlubie 1 zasuwy klinowej (fig. 1), na oby¬ dwu wewnetrznych, zbieznych powierzchniach, sta¬ nowiacych gniazdo zamykajace przeplyw, wytoczo¬ ne sa pierscieniowo-kolowe wystepy 2, majace w przekroju poprzecznym ksztalt trapezu, najle- pieji równoramiennego, z przytepionymi lub zao¬ kraglonymi narozami. Alternatywnie wystepy 3 moga miec w przekroju poprzecznym ksztalt tra¬ pezu prostokatnego. Na wystepach 2 osadzone sa w sposób trwaly, za pomoca zawalcowania oraz ewentualnie dodatkowego zgrzewania elektryczne¬ go lub klejenia, pierscienie uszczelniajace 4. Piers¬ cienie 4 maja w przekroju poprzecznym ksztalt trójsciennej okladziny (ksztalt podobny do profilu ceownika) o stosunkowo nieduzeji grubosci scia¬ nek i wykonane sa z tworzywa odpornego na ko¬ rozje (na przyklad mosiadz lub braz) a równo¬ czesnie dostatecznie ciagliwego — tak, aby proces utwierdzania pierscieni na wystepach, bedacy rów¬ noczesnie procesem ostatecznego ich. uksztaltowa¬ nia scisle do profilu wystepu, mógl byc przepro¬ wadzony latwo.Gdy wystepy 3 maja w przekroju poprzecznym ksztalt trapezu prostokatnego, naklada i utwierdza sie na nich pierscienie uszczelniajace 5, majace w przekroju poprzecznym ksztalt zblizony do prze¬ kroju katownika o stosunkowo nieduzej grubosci scianek.Analogicznie przedstawia sie sprawa jezeli cho¬ dzi o zawieradlo (klin) 6 zasuwy. W tym przypad¬ ku, na obydwu zbieznych, bocznych powierzchniach uszczelniajacych tegoz zawieradla 6, wytacza sie pierscieniowe wystepy 7 lub 8, na których osadza sie nastepnie odpowiednio pierscienie uszczelnia¬ jace 9 wzglednie 10.Zupelnie podobnie bedzie sie przedstawialo roz¬ wiazanie konstrukcyjne w zasuwie plytowej, to jest w takiej, w której obydwie powierzchnie uszczelniajace kadluba oraz zawieradla nie sa wzgledem siebie zbiezne, lecz równolegle.W przypadku zastosowania pierscieni uszczel¬ niajacych wedlug wynalazku w zaworze grzybo¬ wym (fig. 2), w przegrodzie czyli siedlisku zamy¬ kajacym kadluba zaworowego 11 wytacza sie wy¬ step 13 lub 14, po czym utwierdza sie na nim od¬ powiednio pierscien uszczelniajacy 17 lub 18, któ¬ rego przekrój ma ksztalt zblizony do profilu ka¬ townika. Mozna oczywiscie — podobnie jak w za¬ suwie klinowej (fig. 1) — takze i w tym przypadku zastosowac pierscien uszczelniajacy trójscienny (przekrój w ksztalcie ceownika), osadzony na wy¬ stepie majacym w przekroju -poprzecznym zarys trapezu równoramiennego.Podobnie — na zawieradle (grzybie) 12 zaworu wytoczony zostaje pierscieniowy wystep 15 wzgled¬ nie 16, na którym nastepnie zamocowuje sie od¬ powiednio pierscien 19 lub 20.W innych typach , zaworów, na przyklad w za¬ worach klapowych, konstrukcja bedzie wygladala podobnie.W odmianie konstrukcyjnej (fig. 9—11), piers¬ cieniowy wystep 21, 22 wzglednie 23 ma w prze¬ kroju poprzecznym ksztalt prostokata lub kwadra-t 5 "tu z zaokraglonymi lub przytepionymi narozami.Osadzony na wystepie 21 pierscien uszczelniajacy 24 ma w przekroju ksztalt podobny do cienkoscien¬ nego ceownika (fig. 9). Njatomiast pierscienie 25 i 26, osadzone odpowiednio na pierscieniowych wy- 5 stepach 22 i 23, maja przekrój poprzeczny zblizony w swym ksztalcie do katownika (fig. 10 i 11).W przypadku odmiany konstrukcyjnej (fig. 9— —11), pierscienie uszczelniajace 24, 25 i 26 moga byc odpowiednio na wystepach 21, 22 i 23 osadzone i0 albo za pomoca zawalcowania, albo tez za pomo¬ ca wprasowania na wystep, przy czym — jak po¬ przednio — mozna równiez dodatkowo zastosowac klejenie lub zgrzewanie elektryczne.Pierscienie uszczelniajace moga byc wytwarzane 15 najlepiej za pomoca wycinania i wytlaczania z bla¬ chy, albo — zwlaszcza przy wiekszych srednicach — przez zwiniecie i zespawanie (wzglednie stykowe zgrzewanie elektryczne) z preta ksztaltowego o od¬ powiednim przekroju. Wstepne uksztaltowanie 2 pierscieni przed ich osadzeniem na wystepie moze byc przy tym rózne, miedzy innymi w zaleznosci od tego, czy beda one osadzane za pomoca zawal¬ cowania czy tez za pomoca wprasowania.Pierscienie 27, 28 i 29 (fig. 3—5) moga byc osa- 2 dzone zarówno za pomoca; zawalcowania jak i za pomoca wprasowania. Poszczególne scianki piers¬ cieni (to znaczy ramiona przekroju poprzecznego) tworza tutaj miedzy soba 'katy proste, przy czym w przypadkach pierscieni przeznaczonych do zawal- 3j cowania mozna dopuscic pewna okreslona toleran¬ cje dodatnia dla tych katów, to znaczy, ze katy te moga byc w tych przypadkach nieco wieksze od 90°. Natomiast w pierscieniach przeznaczonych do wprasowania, tolerancja wspomnianych katów po- 35 winna byc minimalna i ujemna.Fig. 6—8 przedstawiaja rózne odmiany wykona¬ nia pierscieni uszczelniajacych przeznaczonych do zawalcowania. Trójscienny pierscien 30 (fig. 6) uksztaltowany jest wstepnie, to jest przed zawal- 40 cowaniem na wystepie, w ten sposób, ze obydwie boczne jego scianki (ramiona przekroju) sa do sie¬ bie równolegle, to znaczy tworza powierzchnie wal¬ cowe —¦ przy czym alternatywnie scianki te moga byc równiez nieco rozwarte. Natomiast w sciance 45 srodkowej, tworzacej! pózniej wlasciwa powierzch¬ nie uszczelniajaca, wykonane jest lagodne, luko¬ wate wglebienie o niezbyt duzej glebokosci, skie¬ rowane wypukloscia ku srodkowi profilu przekroju.Takie wstepne uksztaltowanie pierscienia 30 stwa- 50 rza najlepsze warunki dla jego trwalych odksztal¬ cen plastycznych, zachodzacych w trakcie procesu zawalcowania.W analogicznym celu pierscienie dwuscienne 31 i 32 (fig. 7 i 8) moga byc alternatywnie wstepnie 55 uksztaltowane tak, ze ramiona ich przekrojów two¬ rza z soba kat mniejszy od 90°, najkorzystniej w granicach od 75 do 85° — przy czym dodatkowo najlepiej tak, ze jedna ze scianek tworzy powierzch¬ nie kolowo-walcowa, zas druga, tworzaca pózniej 6Q wlasciwa powierzchnie uszczelniajaca, zagieta jest na calym obwodzie, do wewnatrz profilu katowni¬ kowego. 6 Po ostatecznym zakonczeniu operacji wytwarza¬ nia zwiazanych z osadzeniem, ostatecznym uksztal¬ towaniem oraz zamocowywaniem pierscieni na wy¬ stepach, wlasciwe powierzchnie uszczelniajace (za¬ mykajace) pierscieni poddawane sa wykanczajacej obróbce mechanicznej. Obróbka ta jest prosta oraz latwa i polega na docieraniu lub szlifowaniu.W pewnych przypadkach, w zaleznosci od przezna¬ czenia armatury — w szczególnosci przy starannym wykonaniu osadzenia pierscieni w drodze zawal¬ cowania — uniknac mozna w ogóle wszelkiej obrób¬ ki wykanczajacej.Zastosowanie wynalazku umozliwi przede wszyst¬ kim uzyskanie bardzo duzych oszczednosci drogich materialów odpornych na korozje, stosowanych na pierscienie uszczelniajace w armaturze rurociago¬ wej. Ponadto wynalazek3 daje moznosc uproszcze¬ nia procesów wytwarzania, bardzo wydatnego ob¬ nizenia pracochlonnosci, wyeliminowania prac ciez¬ kich i niebezpiecznych, a .zwlaszcza recznego wbija¬ nia pierscieni w rowki, dotychczas najpowszech- niej stosowanego — oraz w pewnych przypadkach, obnizenia ciezaru "kadlubów i zawieradel armatu- rowych, w szczególnosci klinów lub plyt w Vza- suwach. Wymienic wreszcie nalezy mozliwosc wpro¬ wadzenia daleko posunietej mechanizacji, a nawet czesciowej automatyzacji ^procesów wytwarzania.Mimo wymienionych wyzej znacznych uproszczen i oszczednosci, pierscienie wedlug wynalazku za¬ pewniaja dlugotrwala eksploatacje armatury ruro¬ ciagowej przy równoczesnej niezawodnosci jej dzia¬ lania. PL